[논문 리뷰] Shuttlecock velocity decay after smash and slice shots in badminton

Éric Collet|arXiv (Cornell University)|2026. 01. 04.

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한 줄 요약

본 논문은 고속 영상으로 스매시 샷과 슬라이스 샷 이후의 셔틀콕 속도 감쇠를 분석하고, 속도 지수적 감쇠와 비행시간 증가가 높은 항력과 일치함을 보이며, 깃털 셔틀콕과 플라스틱 코크의 차이 및 회전 효과를 확인한다.

ABSTRACT

This paper reports on the decay in shuttlecock velocity after smash and slice shots performed by elite and international players, based on the analysis of videos captured on a badminton court with high-speed cameras. The trajectories of feather shuttlecocks show an exponential decay in velocity and an exponential increase in time-of-flight with distance, in accordance with the equation of motion of a shuttlecock subjected to high drag. The initial speed, which can exceed 500 km/h, is reduced by half every 3.35 m, depending on the physical parameters of the shuttlecock characterized by a speed index. The videos show that plastic shuttlecocks, which are more resistant than feather shuttlecocks, deform at high speeds. The resulting decay of their drag coefficient with increasing speed makes them unsuitable for high-level play. The study also shows that the spin induced by the slice shots of left-handed players or the reverse slice shots of right-handed players slows the shuttlecock down.

연구 동기 및 목표

• 엘리트 배드민턴 경기에서 스매시 샷과 슬라이스 샷 이후의 셔틀콕 속도 감쇠를 조사한다.
• 셔틀콕의 항력 구동 운동과 비행시간과의 관계를 특징화한다.
• 고속 충격 하에서 깃털 셔틀콕과 플라스틱 셔틀콕의 차이를 평가한다.
• 슬라이스 샷에서 생기는 회전이 셔틀콕의 감속에 미치는 영향을 고찰한다.

제안 방법

• 엘리트 및 국제 선수들의 고속 카메라로 촬영된 배드민턴 코트의 비디오 데이터를 분석한다.
• 셔틀콕 운동을 속도의 지수 감소를 갖는 항력 주도 시스템으로 모델링한다.
• 셔틀콕 동역학을 특징화하고 감쇠 간격을 정량화하기 위해 속도 지수를 추정한다.
• 고속 조건에서 깃털 셔틀콕과 플라스틱 셔틀콕의 거동을 비교한다.
• 슬라이스 샷에서의 회전 효과가 셔틀콕의 감속에 미치는 영향을 식별한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고급 수준의 배드민턴에서 스매시 샷과 슬라이스 샷 이후의 셔틀콕 속도 감쇠의 형태는 무엇인가?
• RQ2 셔틀콕 유형(깃털 vs 플라스틱)이 항력 계수와 감쇠 속도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 슬라이스 샷에서 유도된 회전이 셔틀콕의 감속에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 관측된 초기 속도는 어느 정도이며 거리에 따라 얼마나 빨리 감소하는가?
• RQ5 감속하는 셔틀콕에 대해 비행시간(time-of-flight)이 거리에 따라 어떻게 진화하는가?

주요 결과

• 스태시샷과 슬라이스 샷 이후 셔틀콕 속도는 거리와 함께 지수적으로 감소한다.
• 비행시간이 거리의 함수로 지수적으로 증가한다.
• 초기 속도는 500 km/h를 초과할 수 있으며 약 3.35 m마다 절반으로 감소한다.
• 플라스틱 셔틀콕은 고속에서 변형되며 항력 계수 변화가 고수준 경기에서의 유용성을 감소시킨다.
• 특히 좌향 또는 역방향 슬라이스 샷에서의 회전은 셔틀콕의 거동을 느리게 한다.
• 감쇠 거동은 고속 셔틀콕에 대한 항력 주도 운동 모델과 일치한다.